油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种能够提高油田伴生气的能源利用率、同时能够回收油田污水热能的油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统，包括油田污水管道、集输管道、热泵机组、回注水集热设备、集输管道放热设备、用于将油田伴生气转化为电能的燃气发电机组和用于与燃气发电机组的余热进行热交换的余热回收换热器，集输管道通过余热回收换热器与燃气发电机组进行热交换，热泵机组包括蒸发器、冷凝器和热泵压缩机，燃气发电机组与热泵压缩机电连接，回注水集热设备、蒸发器、冷凝器和集输管道放热设备依次通过连接管循环连通，集输管道放热设备和余热回收换热器联合梯级利用为集输管道中的油水混合产物进行加热。

【技术实现步骤摘要】
油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统
本技术涉及油田领域，尤其是涉及油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统。
技术介绍
油田伴生气又称油田气，通常指与石油共生的天然气，按有机成烃的生油理论，有机质演化可生成液态烃与气态烃，气态烃或溶解于液态烃中，或呈气体状态存在于油气藏的上部，这两种气态烃均称为油田伴生气或伴生气。主要成分是甲烷、乙烷等低分子烷烃，还有一定数量的丙烷、丁烷、戊烷等。石油伴生气具有非常可观的经济效益，如果不回收对环境的破坏和污染非常严重，以前通常将石油伴生气放入空气中，散发的油气污染当地的自然环境，认识到伴生气就地放空对环境的破坏后，各级企业对于排放量大的气体均采用燃烧后排放的方式，但燃烧后产生的硫化物等也对环境造成一定程度的污染，所以从油田开发远景考虑，将伴生气综合回收利用是达到人与自然的和谐发展和企业可持续发展目标的最佳选择。现有的伴生气利用技术，一是作为燃气锅炉的燃料为集输介质加热，其一次能源利用率为0.5左右；二是作为燃气发电机组的燃料用来发电，其一次能源利用率为0.3左右。国内大部分油田开采已经进入中后期，油井产液量含水达70％以上，产出液中70％的水与30％的原油，要通过泵加压、加热炉加热从井口输送到联合站进行油水分离，分离出的污水温度在40～50℃之间。从目前油田生产情况来看，这些低温污水大部分未能充分利用，仅用于回注或排放掉。而厂区和集输工艺中又需要用燃烧原油、伴生气的方法来供暖和加热集输系统的介质，导致大大浪费了油田污水的热能。
技术实现思路
本技术提出一种能够提高油田伴生气的能源利用率、同时能够回收油田污水热能的油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统。本技术的一种油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统的技术方案是这样实现的：油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统，包括油田污水管道、集输管道、热泵机组、用于与油田污水管道进行热交换的回注水集热设备、用于与集输管道进行热交换以对集输管道中的介质进行加热的集输管道放热设备、用于将油田伴生气转化为电能的燃气发电机组和用于与燃气发电机组的余热进行热交换的余热回收换热器，集输管道通过余热回收换热器与燃气发电机组进行热交换，热泵机组包括蒸发器、冷凝器和热泵压缩机，燃气发电机组与热泵压缩机电连接，回注水集热设备、蒸发器、冷凝器和集输管道放热设备依次通过连接管循环连通，集输管道放热设备和余热回收换热器联合梯级利用为集输管道中的油水混合产物进行加热。所述燃气发电机组包括发动机部件和发电机部件，余热回收换热器包括用于与发动机部件进行热交换的发动机热交换器和与发电机部件进行热交换的发电机热交换器。所述发动机热交换器包括安装在发电机部件的排烟管处的水-气热交换器以回收烟气余热。所述回注水集热设备和集输管道放热设备均为板式换热器。所述发动机热交换器为管壳式换热器。所述发动机热交换器包括筒形壳体和设置于筒形壳体中的管束，筒形壳体的内壁上设置有多个朝向管束的挡板。采用了上述技术方案，本技术的有益效果为：燃气发电机组将油田伴生气转化为电能以供热泵机组的热泵压缩机工作，热泵机组对油田污水的热能进行回收，并通过集输管道放热设备与集输管道进行热交换，同时还可以对燃气发电机组的余热进行回收与集输管道进行热交换，集输管道放热设备和余热回收换热器联合梯级利用为集输管道中的油水混合产物进行加热，提高了能源利用率，能效比能够达到4.5。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统的实施例一的结构示意图。其中：1油田污水管道；2集输管道；3热泵机组；4热泵压缩机；5冷凝器；6蒸发器；7连接管；8回注污水集热设备；9集输管道放热设备；10燃气发电机组；11排烟管；12发电机热交换器；13发动机热交换器。具体实施方式下面将结合本技术的实施例一中的附图，对本技术的实施例一中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例一仅仅是本技术一个实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例一，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统，包括油田污水管道1、集输管道2、热泵机组3、用于与油田污水管道1进行热交换的回注水集热设备8、用于与集输管道2进行热交换以对集输管道2中的介质进行加热的集输管道放热设备9、用于将油田伴生气转化为电能的燃气发电机组10和用于与燃气发电机组10的余热进行热交换的余热回收换热器，集输管道2通过余热回收换热器与燃气发电机组10进行热交换。热泵机组3包括蒸发器6、冷凝器5和热泵压缩机4，燃气发电机组10与热泵压缩机4电连接，回注水集热设备8、蒸发器6、冷凝器5和集输管道放热设备9依次通过连接管7循环连通，集输管道放热设备9和余热回收换热器采用能量联合梯级利用为集输管道2中的油水混合产物进行加热。燃气发电机组10与热泵压缩机4电连接，蒸发器6和冷凝器5均为管壳式换热器，在其他实施例中也可以为板式换热器。热泵压缩机4采用半封闭螺杆压缩机，这是为整个机组的核心运转部件对整个机组的性能、可靠性、寿命等有着至关重要的影响。半封闭螺杆压缩机，它在结构设计方面充分考虑了油田专用热泵的恶劣工况，冬季机组处于供热状态时，冷凝温度高达65℃，此种情况下压缩机排气温度也随之升高，排气温度高使压缩机品质劣化，导致压缩机寿命降低，润滑油更换频繁。压缩机在设计上，采用新型液体喷射冷却系统，控制排气温度不超过80—85℃。当排气温度达到80℃时，该系统将一部分制冷剂引出，通过热力膨胀阀控制将冷媒喷入马达，以降低马达与压缩机的温度，使机组润滑状况得以改善。蒸发器6包括蒸发器外壳和蒸发管，冷凝器5包括冷凝器外壳和冷凝管，蒸发管和冷凝管均为涡流管。冷凝管采用TC型涡流管，它具有尖锐的锯齿型翅片，因此与其它管材相比，不仅简单地增加了换热面积，而且冷媒经过时被分制成很薄的流层，层间摩擦产生紊流，改变了冷媒的流动方式，所以具有很高的热传导效率。蒸发管采用TE型涡流管，它优异的热传导能力源于一种独特的微结构，而此种结构不仅简单地增加了换热面积，而且改变了冷媒的流动方式。该管的内表面还可加工出螺旋槽，可以提高内表面的热传导系数。独特的换热管几何特性，增强了管内核态沸腾所需的汽化核心，强化了管外流体扰动，同时延缓了水侧结垢，内、外壁经强化传热以得到最优的性能，较以往设计，现行的独特设计使传热效率提高30％。冷媒通过蒸发器的流速保持在6m/s以上，可保证冷冻油随冷媒自然流回压缩机，不需增加强制回油装置，避免回油不畅导致的压缩机故障。热泵机组3还包括电子膨胀阀，采用电子膨胀阀，与热力膨胀阀不同的是电子膨胀阀反应更灵敏、准确度更高，可以根据负荷变化随时调整开启度，因此能完全适用于制冷和采暖两个工况。电子膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统，其特征在于：包括油田污水管道、集输管道、热泵机组、用于与油田污水管道进行热交换的回注水集热设备、用于与集输管道进行热交换以对集输管道中的介质进行加热的集输管道放热设备、用于将油田伴生气转化为电能的燃气发电机组和用于与燃气发电机组的余热进行热交换的余热回收换热器，集输管道通过余热回收换热器与燃气发电机组进行热交换，热泵机组包括蒸发器、冷凝器和热泵压缩机，燃气发电机组与热泵压缩机电连接，回注水集热设备、蒸发器、冷凝器和集输管道放热设备依次通过连接管循环连通，集输管道放热设备和余热回收换热器联合梯级利用为集输管道中的油水混合产物进行加热。

【技术特征摘要】
1.油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统，其特征在于：包括油田污水管道、集输管道、热泵机组、用于与油田污水管道进行热交换的回注水集热设备、用于与集输管道进行热交换以对集输管道中的介质进行加热的集输管道放热设备、用于将油田伴生气转化为电能的燃气发电机组和用于与燃气发电机组的余热进行热交换的余热回收换热器，集输管道通过余热回收换热器与燃气发电机组进行热交换，热泵机组包括蒸发器、冷凝器和热泵压缩机，燃气发电机组与热泵压缩机电连接，回注水集热设备、蒸发器、冷凝器和集输管道放热设备依次通过连接管循环连通，集输管道放热设备和余热回收换热器联合梯级利用为集输管道中的油水混合产物进行加热。2.根据权利要求1所述的油田污水热能回收与伴生气发电综合利用的热电联产系统，其特征在于：所述燃气发电机组包括发动机部件和发电机部...

【专利技术属性】
技术研发人员：石汝明，
申请(专利权)人：松原华夏新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22